大型顶管施工技术

大型顶管施工技术报告人：刘添俊主要内容顶管的分类及常用施工方法1顶管作业的技术要点2顶管技术方案的主要内容356主要内容一、顶管的分类及常用施工方法顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，把工具管或掘进机从工作井内穿过沿线土层进入接收井；与此同时，将紧随其后的管道依次连接并埋设到这两个井之间的土层中。主要内容一、顶管的分类及常用施工方法

按顶管管径大小划分，可分为大口径顶管、中口径顶管、小口径顶管和微型顶管。

大口径顶管：一般指管径在2000mm以上的顶管，属于大型顶管施工。个别最大管径可达5000mm，比小型盾构还大。

这种顶管，需要大型顶管设备，管道自重大，配套的起运设备也大；面对的地层环境不同，顶进时涉及的土层比较复杂，可能在施工中遇到的干扰也大。

中口径顶管：一般指管径在1200-1800mm之间的顶管。这类管径适合多种用途管道，在顶管中占大多数。

主要内容一、顶管的分类及常用施工方法

按顶管管径大小划分，可分为大口径顶管、中口径顶管、小口径顶管和微型顶管。小口径顶管：一般指管径在500-1000mm之间的顶管，这类管径适用性也较广。微型顶管：一般指管径在400以下的顶管，甚至最小管径只有75mm。在燃气、煤气管道中用得较多，其顶进连接的密封性往往更加重要。

主要内容一、顶管的分类及常用施工方法几种常用的顶管施工工法：1、手掘式推进法2、土压平衡法3、泥水平衡法4、气压平衡法5、其他顶管工法

管道顶进方法的选择，应根据管道所处土层性质、管径、地下水、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定。一、顶管的分类及常用施工方法（1）在黏性土或砂性土层，且无地下水影响时，宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法；当土质为砂砾土时，可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施。（2）在软土层且无障碍物的条件下，当管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶管工法。（3）在黏土层中必须控制地面隆起和沉陷时，宜采用土压平衡顶管工法。（4）在粉砂土层中且需要控制地面隆起和沉陷时，宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管工法二、顶管作业的技术要点（1）顶管的长度

用顶管法施工，随着顶进距离的增大而增大。管径越大，所受的阻力也越大。顶进长度一般为50m-80m。（2）顶管工具的选用所用的千斤顶、高压油泵系统、顶管机的规格、台数应满足最大工作压力。

二、顶管作业的技术要点（3）为减少顶管时的阻力，常采用触变泥浆

使用触变泥浆一般可以减少顶力30%-50%。触变泥浆由膨润土、碱、水按一定比例配制而成，具有良好的稳定性、触变性及润滑作用。二、顶管作业的技术要点（4）中继间的设置

所谓“中继间”，就是当顶管段太长或者顶力过大时，为减少顶力可将管道分成数段，使每一段成为一个独立的顶进单元，在每单元间有可伸缩的工具管，工具管内设置千斤顶及高压油泵等设备，前段以后段为后背，分段接力顶进。采用中继接力技术以后，管道顶进长度不在受承压壁后靠土体极限反推力大小的限制，只要增加中继环的数量，就可增加管道顶进的长度。

二、顶管作业业的技术要点点（5）支承后背的的要求后背分为原土土层后背和人人工后背两种种，一般土质质的原土后背背能够承受的的顶力为150kPa。后背应平整，，使顶管的反反作用力能够够均匀地传给给后背。其必必须具备足够够的强度和稳稳定性，必须须垂直于管道道的顶进方向向。对于顶管工程程的施工技术术方案，通常常应包括以下下主要内容：：（1）施工现场场平面布置置图（2）顶进方法法的选用和和顶管段单单元长度的的确定（3）工作井位位置和结构构类型选择择（4）顶管机头头选型（5）顶力计算算和后背设设计（6）工作井顶顶管洞口的的封门设计计（7）定位定向向测量及纠纠偏的方法法确定（8）垂直运输输和水平运运输布置（9）减阻措施施（10）控制地面面隆起及沉沉降的技术术措施（11）工作井及及管线所在在软弱土层层的注浆加加固（12）质量安全全技术保证证措施三、顶管技术方方案的主要要内容三、顶管技术方方案的主要要内容石井污水处处理系统管管网工程——石井河上游游（均禾涌涌、夏茅涌涌）截污渠渠箱工程本本工程线路路全长18.2Km。据钻孔揭露露，该区段段地层按成成因类型划划分为：1人工填土层层、2冲洪积层、、3残积层、4岩石全风风化带、、5岩石强风风化带、、6岩石中风风化带、、7岩石微风风化带。。采用泥水水平衡机机械顶管管施工，，顶管管管道采用用专用顶顶管钢管管，钢管管壁厚28mm。井深度度在7-27m之间，工工作井规规格Ø10m，数量有有35座，接收收井规格格Ø8m，数量31座，工作作井和接接收井采采用沉井井法或逆逆作法进进行施工工。1、顶管机机头选选型根据场场地的的地质质情况况，结结合本本地区区的顶顶管施施工经经验，，合理理选择择顶管管机头头是保保证顶顶管工工程顺顺利施施工的的关键键。同同时，，应详详细分分析顶顶管机机头所所穿越越土层层的土土性参参数，，通过过对层层参数数分析析，进进一步步掌握握该顶顶进土土层的的工程程特性性。（1）按土土的颗颗粒组组成以以及塑塑性指指数所所分成成的不不同类类别的的土，，可对对拟顶顶进土土层进进行适适当选选择，，以确确定顶顶管机机头穿穿越最最容易易顶进进的代代表土土层作作为参参照。。（2）按照照土的的有效效粒径径和土土的渗渗透系系数等等参数数，确确定是是否采采用不不同降降水方方法疏疏干土土层。。对必必须降降水处处理的的，机机头选选型时时更要要注意意其适适用性性。对对于土土层渗渗透系系数大大并有有流沙沙时，，宜采采用泥泥水平平衡顶顶管掘掘进施施工。。三、顶管技技术方方案的的主要要内容容三、顶管技技术方方案的的主要要内容容泥水平平衡机机头背背部泥水平平衡机机头正正面机头位位置进进泥孔孔比较较小，，本机机头砂砂层中中适应应性较较好，，若粘粘土中中，容容易堵堵住进进泥孔孔，出出土效效率较较低，，顶进进速度度慢三、顶管技技术方方案的的主要要内容容破岩顶顶管机机头排浆管管进浆管管机头位位置进进泥孔孔比较较小，，主要要是控控制石石块的的粒径径，避避免卡卡住机机头或或堵管管；三、顶管技技术方方案的的主要要内容容2、顶力计计算马·谢尔勒勒提出出的公公式D1管道的的外径径，m；D2为掘进进机外外径，，m；r为综合合摩擦擦阻力力，不不采用用注浆浆减摩摩时取取8-12kPa，采用用注浆浆减摩摩时取取2-5kPa。R—控制土土压力力。R=KoγγH，Ko——静止土土压力力系数数，一一般取取0.55，H—地面至至掘进进机中中心的的厚度度，取取最大大值33.7m，γ——土的湿湿重量量，取取1.9t/m3。钢管顶顶管传传力面面允许许的最最大顶顶力按按下式式计算算：式中—钢管管管道允允许顶顶力设设计值值（KN）—钢材受受压强强度折折减系系数，，可取取1.00—钢材脆脆性系系数，，可取取1.00—钢管顶顶管稳稳定系系数，，可取取0.36:当顶进进长度度＜300m时，穿穿越土土层又又均匀匀时，，可取取0.45，本式式取0.36—顶力分分项系系数，，可取取1.3—管道的的最小小有效效传力力面积积（mm2）计算算得三、顶管技技术方方案的的主要要内容容经计算算得知知总推推力P=2606.25t，钢管管管道道允许许顶力力为1767.85t，但工工作井井允许许的最最大顶顶力为为12000KN≈1224.49t，顶管管时只只能用用其的的80%，1224.49*80%=979.59t，顶进进施工工时只只要保保证最最大顶顶力不不大于于979.59t，顶进进钢管管就不不会受受破坏坏，因因总推推力P大于工工作井井最大大顶力力，故故该段段顶管管需设设置中中继间间。主顶使使用4个350T级油缸缸，在在推进进时，，每台台油缸缸的最最大顶顶力不不得超超过979.59t/4=244.90t，剩余余顶力力需要要中继继间来来解决决。顶顶进时时，当当顶力力达到到中继继间设设计推推力的的60%时，即即需设设置中中继间间，当当顶力力达到到中继继间设设计推推力的的80%时，即即需启启动中中继间间，中中继间间设计计推力力f0=900t。（18只50t小千斤斤顶组组成））三、顶管技技术方方案的的主要要内容容三、顶管技技术方方案的的主要要内容容3、后背背墙结结构根据要要求在在工作作井的的后墙墙需设设一钢钢筋砼砼后背背墙以以把主主千斤斤顶的的推力力的反反力传传递到到后部部土体体。后后背作作为千千斤顶顶的支支撑结结构。。因此此，后后背要要有足足够的的强度度和刚刚度，，且压压缩变变形要要均匀匀。本本工程程采用用钢筋筋砼后后背，，后座座墙尺尺寸5m××5m×0.76m，配筋筋为双双层纵纵横双双向钢钢筋φ18@150，后背背采用用C30砼。工工作井井设计计允许许最大大顶力力为12000KN。顶管后后背墙墙受力力计算算：根根据《顶管施施工技技术及及验收收规范范》中后背背墙计计算公公式：：按上式式计算算，工工作井井能承承受5281.28t顶力＞最大大顶力2365.75t。完全能满满足要求。。三、顶管技术方方案的主要要内容4、工作井施工工方法的选选择。目前常用的的工作井的的施工方法法主要为：：沉井、逆逆作法、钢钢板桩支护护；三、顶管技术方方案的主要要内容沉井与粉细细砂层逆作法与粘粘土层逆作法与岩岩层三、顶管技术方方案的主要要内容洞口的封门门也是土体体加固的辅辅助措施。。有内外之之分，它可可以根据土土质条件和和掘进方式式来选定。。手掘式工工具管掘进进施工中，，一般在洞洞口用低标标号的混凝凝土砌筑一一堵砖墙体体，工具管管可以直接接挤到墙体体顺利出洞洞。特制的的钢封门应应属外封门门，在顶进进遇到钢板板时将其拔拔起，工具具管顺利出出洞。三、顶管技术方方案的主要要内容5、顶管进出出洞口的处处理及止水水措施沉井与顶管管进出洞处处理顶管进出洞洞与止水环环洞口加固：：在顶管机机顶出洞口口时，如洞洞口土体强强度不够且且没有进行行加固措施施，大量土土体和地下下水将涌入入工作坑，，将导致洞洞口周围地地表大面积积沉降，影影响大时将将无法继续续施工，因因管道覆土土降低造成成管头上翘翘或偏移。。其方法有高高压高压旋旋喷桩技术术、搅拌桩桩技术、注注浆技术和和冻结技术术等。三、顶管技术方方案的主要